RADIASI RADIOAKTIF
A. TUJUAN
1. Mempelajari karakteristik radiasi di udara dan pada medium. 2. Menentukan koefisien absorbsi suatu medium absorbsi.
3. Membandingkan kemampuan absorbsi pada beberapa medium.
B. DASAR TEORI
Radiasi partikel α, β, dan γ merupakan salah hasil peluruhan inti yang tidak stabil. Energi parikel dapat dikurangi, dengan meletakan medium penyerap disekitar sumber radioaktif maka sebagian energi yang dipancarkan dapat diserap. Jangkauan partikel radiasi a di udara yaitu:
R Eon . Z2
tergantung pada energi awal E0, jumlah kerapatan n, dan nomor atom Z dari atom penyerap.
Energi radiasi partikel α dan β dapat dihentikan sehingga terdistribusi menjadi beberapa bagian. Proses ini terjadi pada saat partikel melalui sebuah medium absorpsi tertentu yang memiliki kerapatan dx. Energi yang dimiliki oleh partikel ada yang diserap dan ada pula yang dihamburkan sehingga tidak dapat terdeteksi. Intensitas radiasi I akan menurun secara eksponensial terhadap ketebalan x medium absorpsi.
I = I × I0.e-µx
dimana µ adalah koefisien attenuasi.
C. ALAT-ALAT
1.
1 Set radioactive preparation 2. 1 End-window counter with cable 3. 1 Counter S4. 1 Small clip plug 5. 1 Large clip plug 6. 2 Connecting rod 7. 2 Saddle base
8. 1 Scaled metalrail, L = 50 cm 9. 1 Geiger counter
D. METODE EKSPERIMEN
Eksperimen pertama adalah menentukan karakteristik radiasi β dan γ dari sumber Sr-90 di udara. Eksperimen ini memperlihatkan ketergantungan intensitas radiasi terhadap perubahan jarak. Sebagai perbandingan pada eksperimen kedua akan dilihat bagaimana penurunan intensitas radiasi setelah melalui suatu medium dengan ketebalan yang berbeda. Pada eksperimen ini pula akan ditentukan nilai koefisien absorbsi suatu bahan.
Pada eksperimen ketiga akan dilihat bagaimana penurunan intensitas koefisien absorbsi terhadap jenis bahan yang berbeda sehingga dapt ditarik kesimpulan tentang jenis bahan yang paling baik digunakan sebagai medium absorbsi.
E. PROSEDUR EKSPERIMEN
A. Karakteristik Kamar Ionisasi
- Susunlah semua peralatan seperti pada gambar 1.
- Hubungkan power supply tegangan tinggi 5 kV dengan kamar ionisasi. - Hubungkan kamar ionisasi dengan I-measuring amplifier D.
- Hubungkan multimeter dengan I-measuring amplifier D.
- Pasanglah preparat Am-241 sebagai sumber radiasi α pada kamar ionisasi. - Letakan kamar ionisasi pada penyangga kemudian nyalakan power supply.
- Ukur dan catat arus yang mengalir pada kamar ionisasi setiap kenaikan jarak 0,5 cm antara preparat Am-124 dan penutup.
Gambar 1. Peralatan untuk karakteristik kamar ionisasi.
B. Attenuasi Radiasi di Udara
- Pasang preparat Sr-90 sebagai sumber radiasi β dan γ pada holder.
- Letakan posisi preparat Sr-90 berhadapan dengan counter pada jarak 10 cm. - Ukur dan catat hasil cacahan radiasi pada digital counter dengan waktu 60 detik.
- Lakukan pengukuran setiap perubahan jarak antara preparat Sr-90 dan counter sebesar 5 cm mulai dari 5 – 50 cm.
C. Radiasi pada Bahan
- Letakan preparat Sr-90 pada holder tepat sejajar di depan pencacah Geiger Muller yang telah dihubungkan dengan digital counter.
- Nyalakan digital counter, seting waktu pengukuran pada 60 detik. - Catat hasil cacahan radiasi awal pada digital counter.
- Pasang medium absorpsi alumunium dengan penjepit dan letakan antara preparat Sr-90 dan pencacah Geiger Muller pada jarak 5 cm.
- Lakukan pengukuran cacahan radiasi dengan variasi ketebalan medium. - Ulangi pengukuran untuk masing-masing keadaan sebanyak 3 kali. - Lakukan pula pengukuran untuk jenis bahan yang berbeda.
D. Perbandingan Bahan
- Lakukan langkah seperti pada percobaan kedua dengan melakukan pengukuran pada jenis bahan besi, timah, dan aluminium dengan ketebalan 1 mm.
E .LEMBAR DATA PENGAMATAN A. Radiasi di Udara
Jenis radioaktif : Sr-90 Lama Pengukuran : 60 s
No. Radiasi di udara
S (cm) I1 I2
1 5 8253 8269
2 10 2121 2207
3 15 1045 949
4 20 567 507
5 25 369 378
6 30 289 285
7 35 210 216
8 40 169 187
9 45 144 134
B. Radiasi Pada Bahan
Jenis Radioaktif : Sr-90
Jenis Bahan Penyerap : Aluminium
Lama pengukuran : 60 s
c. Perbandingan Bahan Penyerap Jenis Radioaktif : Sr-90
Tebal Bahan :
Lama pengukuran : 60 s
No Jenis Bahan Penyerap I1 I2
1 Besi 78 86
2 Timah 55 58
3 Aluminium 3250 3269
Dengan Nomor Atom :
1. Besi : 26
2. Timah : 50
3. Aluminium : 13
No. Radiasi pada bahan
d (mm) I1 I2
1 0.5 6002 6072
2 1.0 3326 3305
3 1.5 1614 1619
4 2.0 541 591
5 2.5 202 221
6 3.0 87 78
7 3.5 43 53
8 4.0 52 67
9 4.5 50 50
F. Pengolahan Data Jika I =I0.e-µx
I = e-µx ln I x ln I
0 = -µx
Dengan : I = Intensitas Radiasi
I0 µ =
Koefsien attenuasi
Jadi, y = bx +a x =
Ketebalan medium
b = -µ
A. Koefsien Atenuasi Radiasi di Udara
No X (m) Y X2 (m2) XY
1 0,5x10-3 9,02 0,25x10-6 4,51x10-3
2 1x10-3 7,69 1x10-6 7,69x10-3
3 1,5x10-3 6,85 2,25x10-6 10,275x10-3
4 2x10-3 6,23 4x10-6 12,46x10-3
5 2,5x10-3 5,93 6,25x10-6 14,825x10-3
6 3x10-3 5,65 9x10-6 16,95x10-3
7 3,5x10-3 5,37 12,25x10-6 18,795x10-3
8 4x10-3 5,23 16x10-6 20,92x10-3
9 4,5x10-3 4,89 20,25x10-6 22,005x10-3
10 5x10-3 4,80 25x10-6 24x10-3
ɛ 27,5x10-3 61,66 96,25x10-6 152,43x10-3
b = n ( ɛxy )- ( ɛx )( ɛy )
B. Koefsien Atenuasi Radiasi Pada Bahan Aluminium
No X ( m) Y X2 ( m2 ) XY
1 0,5x10-3 8,71 0,25x10-6 4,355x10-3
2 1x10-3 8,10 1x10-6 8,1x10-3
3 1,5x10-3 7,38 2,25x10-6 11,07x10-3
4 2x10-3 6,38 4x10-6 12,76x10-3
5 2,5x10-3 5,39 6,25x10-6 13,475x10-3
6 3x10-3 4,35 9x10-6 13,05x10-3
7 3,5x10-3 3,97 12,25x10-6 13,895x10-3
8 4x10-3 4,20 16x10-6 16,8x10-3
9 4,5x10-3 3,91 20,25x10-6 17,595x10-3
10 5x10-3 4,20 25x10-6 21x10-3
ɛ 27,5x10-3 56,59 96,25x10-6 132,1x10-3
b = n ( ɛxy ) – ( ɛx ) ( ɛy )
n ( ɛx2 ) – ( ɛx )2
= 10 ( 132,1x10-3 ) – ( 27,5x10-3 ) ( 56,59 )
10 ( 96,25x10-6 ) – ( 27,5x10-3 )2
= ( 1321x10-3 ) – ( 1556,225x10-3 )
( 962,5x10-6 ) – ( 756,25x10-6 )
= -235,225x10-3
206,25x10-6
= -1,14x103
Grafk Percobaan
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Perbandingan S dan I pada Radiasi di Udara
Jarak (S)
B. Perbandingan d dan I Pada Radiasi dengan Penghalang Alumunium
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Perbandingan d dan I pada Radiasi dengan Penghalang Aluminium
Ketebalan (d)
Eksperimen fisika pada kali ini akan dilakukan 3 pengukuran data yaitu:
a. Pengukuran intensitas terhadap perubahan jarak tanpa medium absorbs (diudara)
b. Pengukuran intensitas terhadap perubahan ketebalan dengan medium absorbs (aluminium) c. Perbandingan intensitas setiap medium absorbsi yaitu aluminium, besi dan timah
medium atau bahan, terlihat dari hasil percobaan pada jarak 0,5-5,0 mm intensitas radiasi pada bahan yang dihasilkan semakin kecil juga, maka terlihat bahwa semakin jauh jarak radioaktifitasnya maka nilai intensitas radiasi yang terserap juga akan semakin kecil intensitas radiasinya, hal ini terbukti karena I = P/A, yang dimana A adalah area yang terkena radiasi. Sehingga jika jarak semakin jauh, A semakin besar akibatnya intensitas radiasinya kecil karena I berbanding terbalik dengan A.
Kekuatan tembus sinar-sinar radioaktif ini dipengaruhi oleh daya ionisasinya. Daya ionisasi adalah kemampuan sinar radioaktif menarik electron dari atom-atom yang dilewatinya. Partikel α mempunyai daya ionisasi yang kuat karena muatannya positif. Ia lebih mudah menarik electron bebas dari atom-atom. Partikel β memiliki daya ionisasi yang kurang kuat dan partikel γ memiliki daya ionisasi yang paling lemah. Untuk mengionisasi atom, sinar radioaktif akan menggunakan energy yang dimilikinya, sehingga semakin kuat daya ionisasinya, semakin banyak energinya yang hilang. Hal ini tentu saja berpengaruh pada daya tembusnya. Sinar γ memiliki daya tembus paling kuat, kemudian sinar β dan yang paling lemah adalah sinar α.
Pada percobaan radiasi pada bahan aluminium menyatakan bahwa semakin besar ketebalan bahannya maka nilai intensitas radiasinya yang terserap akan semakin kecil, hal ini sesuai dengan rumus I = Iₒ e−μ ×, dimana x merupakan ketebalan medium. Penurunan intensitas radiasi setelah melalui suatu medium dengan ketebalan yang berbeda. Energy sinar β mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar α tetapi daya pengionnya lemah. Sinar β dapat menempuh sampai 300 cm dalam udara kering dan dapat menembus kulit. Sinar α dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar α segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Sinar γ adalah radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa, dan memiliki daya tembus tinggi. Seperti halnya energi radiasi α dan β tidak menembus bahan aluminium sehingga nilai intensitasnya yang terserap juga akan semakin kecil jika bahannya semakin tebal, hal ini berbeda dengan γ yang dapat menembus bahan penyerapnya. Sedangkan pada percobaan intensitas pada setiap medium absorbs akan terlihat bahwa aluminium menyerap radiasi lebih banyak karena memiliki nomor atom 13, sedangkan besi menyerap lebih banyak daripada timah karena memiliki nomor atom 26 sedangkan tmah memiliki nomor atom 50.
Untuk menentukan koefisien absorbsi suatu medium absorbsi digunakan rumus I = Iₒ e−μ ×
→ ln I = -µ + ln Iₒ dimana µ adalah koefisien attenuasi, dengan ln I sebagai y, -µx sebagai bx dan
ln Iₒ sebagai a. setelah dihitung melalui rumus kuadrat terkecil, didapatkan nilai b nya yaitu sebagai koefisien attenuasinya.
H. KESIMPULAN
1. Pada radiasi diudara, semakin jauh jarak radiasinya semakin kecil intensitas radiasi yang dihasilkan.
3. Daya ionisasi suatu partikel radioaktif berpengaruh pada kekuatan tembus sinar-sinar radioaktif. Semakin kuat daya ionisasinya, semakin banyak energinya yang hilang.
a. Sinar α memiliki daya ionisasi kuat, sehinga kekuatan tembusnya lemah. b. Sinar β memiliki daya ionisasi kurang kuat, sehingga kekuatan tembusnya
lebih tinggi dari sinar α.
c. Sinar γ memiliki daya ionisasi yang paling lemah, sehingga kekuatan tembusnya tinggi disbanding sinar α dan β.
I. DAFTAR PUSTAKA
Sanjaya, Edi dan Priyambodo. 2011. Buku Panduan Eksperimen Fisika 1. Jakarta : UIN Syarif Hidayatullah
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Rabbil Alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT berkat izin dan
pertolonganNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah
eksperimen fsika 1 yang berjudul : “ Radiasi Radioaktif ”.
Penulisan makalah ini disusun untuk memenuhi nilai eksperimen fsika 1,
Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif
Hidayatullah Jakarta. makalah ini diharapkan juga bisa menjadi sarana meningkatkan
ilmu dan pengetahuan serta pola pikir penulis khususnya di bidang fsika.
Selama proses penulisan makalah ini, penulis banyak dibantu oleh berbagai
pihak. Maka dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada
teman-teman seperjuangan terutama dosen eksperimen fsika 1 yaitu bpk
priyambodo, Si.
Penulis menyadari bahwa penulisan makalah ini masih banyak kekurangannya.
kebaikan penulis pada masa mendatang. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan
menambah wawasan pembaca maupun bagi penulis sendiri.
Jakarta, Mei 2012
